JP2014019323A

JP2014019323A - 車両の惰性走行制御装置

Info

Publication number: JP2014019323A
Application number: JP2012160558A
Authority: JP
Inventors: Akira Iijima; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-02-03
Also published as: WO2014014024A1

Abstract

【課題】惰性走行制御時の車両の走行燃費をより向上させることが可能な車両の惰性走行制御装置を提供する。
【解決手段】車両１の惰性走行制御装置１０は、エンジン１１により駆動される車両１を下限車速ＶＬ到達後にエンジン１１により上限車速ＶＨまで加速させる加速走行と、上限車速ＶＨ到達後にエンジン１１を停止状態として車両１を下限車速ＶＬまで惰性で走行させる惰性走行とを交互に車両１に繰り返し行わせる車両１の惰性走行制御装置１０であって、エンジン１１に連結された電動発電機１４と、電動発電機１４に接続された蓄電装置１６と、加速走行中において、蓄電装置１６により電動発電機１４を回転駆動するモータアシスト制御と、蓄電装置１６を充電するために電動発電機１４を発電駆動させると共にエンジン出力をモータアシスト制御時よりも増加させる発電制御とを切り替えて行う制御手段１７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンにより駆動される車両を下限車速到達後にエンジンにより上限車速まで加速させる加速走行と、上限車速到達後にエンジンを停止状態として車両を下限車速まで惰性で走行させる惰性走行とを交互に車両に繰り返し行わせる車両の惰性走行制御装置に関する。

車両の走行燃費を向上させる方法として、惰性走行制御が知られている。この惰性走行制御は、車両が定常走行（定速走行）になったところで、クラッチを断とすると共にエンジンを停止状態として、車両を惰性で走行させるものである（例えば、特許文献１等参照）。

図６に惰性走行制御時の走行図を示す。

図６に示す惰性走行制御では、車速が上限車速ＶＨ（例えば、６０ｋｍ／ｈ）に到達したときに、クラッチを断とすると共にエンジンを停止状態とする。通常走行（エンジン走行）であれば車両が車速一定（６０ｋｍ／ｈ一定）で走行するところを、車両は惰性で走行する（惰性走行）。そうすると、車速が徐々に低下する。

図６に示す惰性走行制御では、惰性走行中に、車速が下限車速ＶＬａ（例えば、５９ｋｍ／ｈ）に到達したときに、クラッチを接続すると共にエンジンを再始動させる。そして、車両をエンジンにより下限車速ＶＬａから上限車速ＶＨまで加速させる（加速走行）。

特開２０１０−２８０３６３号公報

例えば、通常走行ならば、エンジン出力が常時１．３ｋＷであるところ、図６に示す惰性走行制御であれば、エンジン出力は加速走行時のみ１８．５ｋＷである（２トントラックの場合の概算値）。通常走行（１．３ｋＷ）における燃料消費率は約４００ｇ／ｋＷｈであり、燃料消費は５２０ｇ／ｈである〔１．３×４００＝５２０〕。それに対して、図６に示す惰性走行制御（１８．５ｋＷ）における燃料消費率は約３５０ｇ／ｋＷｈであり、燃料消費は約４３２ｇ／ｈとなる〔１８．５×３５０÷１５＝４３２：エンジンが運転されるのは１５秒に一回なので燃料消費を１５で割る〕。つまり、図６に示す惰性走行制御（１８．５ｋＷ）における燃料消費は、通常走行（１．３ｋＷ）と比較すると、約１７％向上する〔（５２０−４３２）÷５２０×１００＝１６．９〕。

しかしながら、図６に示す惰性走行制御では、加速走行時のエンジン出力（エンジン負荷）がまだまだ低く、車両の走行燃費を向上させる余地はまだあるといえる。エンジンは、一般的に、エンジン出力が高いほど燃料消費率が低くなる傾向があるためである。

そこで、本発明の目的は、惰性走行制御時の車両の走行燃費をより向上させることにある。

上述の目的を達成するために、本発明に係る車両の惰性走行制御装置は、エンジンにより駆動される車両を下限車速到達後に前記エンジンにより上限車速まで加速させる加速走行と、前記上限車速到達後に前記エンジンを停止状態として前記車両を前記下限車速まで惰性で走行させる惰性走行とを交互に前記車両に繰り返し行わせる車両の惰性走行制御装置であって、前記エンジンに連結された電動発電機と、前記電動発電機に接続された蓄電装置と、前記加速走行中において、前記蓄電装置により前記電動発電機を回転駆動するモータアシスト制御と、前記蓄電装置を充電するために前記電動発電機を発電駆動させると共にエンジン出力を前記モータアシスト制御時よりも増加させる発電制御とを切り替えて行う制御手段とを備えるものである。

前記制御手段は、前記モータアシスト制御時のエンジン出力に対し、前記モータアシスト制御時のモータ出力と、前記電動発電機を発電作動させるのに必要なエンジン出力とを足し合わせた値を前記発電制御時のエンジン出力とするものであっても良い。

前記制御手段は、前記加速走行中において、前記下限車速と前記上限車速との間の中間車速に到達したときに、前記モータアシスト制御と前記発電制御とを切り替えるものであっても良い。

前記蓄電装置は、キャパシタを含むものであっても良い。

前記キャパシタは、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタであっても良い。

本発明によれば、惰性走行制御時の車両の走行燃費をより向上させることができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る車両の惰性走行制御装置の概略構成図である。本発明の一実施形態に係る惰性走行制御時の走行図である。ＥＣＵによる制御フローの一例を示す図である。本発明の他の実施形態に係る惰性走行制御時の走行図である。ＥＣＵによる制御フローの一例を示す図である。比較例に係る惰性走行制御時の走行図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に車両の惰性走行制御装置の概略構成図を示す。

図１に示すように、本実施形態に係る惰性走行制御装置１０が用いられる車両１は、車両１に走行用駆動源として搭載されたディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１１と、エンジン１１にクラッチ１２を介して連結された変速機（トランスミッション）１３と、エンジン１１に連結された電動発電機１４と、電動発電機１４にインバータ１５を介して電気的に接続された蓄電装置１６と、これら機器類１１〜１６を制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１７と、変速機１３に連結されたプロペラシャフト１８と、プロペラシャフト１８に連結された差動装置（デファレンシャルギヤ）１９と、差動装置１９に駆動軸２０を介して接続された左右の駆動輪（タイヤ）２１Ｌ、２１Ｒと、車速（車両１の走行速度）を検出する車速センサ２２とを備えている。

変速機１３は、エンジン１１と変速機１３との間に介設されるクラッチ１２を内蔵している。クラッチ１２としては、例えば、電磁クラッチ等の自動クラッチを用いることができる。クラッチ１２の断接制御は、ＥＣＵ１７から入力される指示信号に応じて図示しないクラッチアクチュエータが作動することにより行われる。

電動発電機１４としては、例えば、インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ（ＩＳＧ）又はモータ・ジェネレータ（ＭＧ）等を用いることができる。電動発電機１４の回転軸１４Ｓは、電動発電機用プーリ２３、ベルト２４及びクランクプーリ２５を介してエンジン１１のクランクシャフト１１Ｓに連結されている。電動発電機１４は、蓄電装置１６に蓄電された直流電力がインバータ１５によって交流電力に変換されて供給されることでモータ（電動機）として駆動される。また、電動発電機１４は、エンジン１１のクランクシャフト１１Ｓと連動して回転されることでジェネレータ（発電機）として駆動される。なお、電動発電機１４の回転軸１４Ｓに、ＥＣＵ１７から入力される指示信号に応じて断接制御されるクラッチ（図示せず）を設けてもよい。

インバータ１５は、ＥＣＵ１７から入力される指示信号に応じて、電動発電機１４と蓄電装置１６との間の電力を制御する。例えば、インバータ１５は、電動発電機１４をモータとして駆動させるときは、蓄電装置１６に蓄電された直流電力を交流電力に変換して電動発電機１４に供給する。また、インバータ１５は、電動発電機１４をジェネレータとして駆動させるときは、電動発電機１４により発電された交流電力を直流電力に変換した後に蓄電装置１６へ供給する。

蓄電装置１６は、インバータ１５に電気的に接続された蓄電池（バッテリ）２６及びキャパシタ２７を含む。蓄電池２６とキャパシタ２７とは、電気回路中に、互いに並列に配設される。蓄電池２６としては、例えば、鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池等を用いることができる。一方、キャパシタ２７としては、例えば、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等を用いることができる。なお、電気回路は基本的なもののみを図１に示しており、蓄電池２６の充電監視回路等は図示省略している。

ＥＣＵ１７は、エンジン１１やクラッチ１２等、車両１に搭載された機器類の各種制御を行うものである。この各種制御を行うため、ＥＣＵ１７には、車速センサ２２やエンジン回転数センサ（図示せず）、アクセルポジションセンサ（図示せず）等の各種センサの出力信号が入力される。

本実施形態のＥＣＵ１７は、車両１が定常走行（定速走行）になったところで、クラッチ１２を断とすると共にエンジン１１を停止状態として、車両１を惰性で走行させる。つまり、ＥＣＵ１７は、車両１が定常走行（定速走行）になったところで、惰性走行制御を開始する。この惰性走行制御は、車両１を下限車速ＶＬ到達後にエンジン１１により上限車速ＶＨまで加速させる加速走行と、上限車速ＶＨ到達後にクラッチ１２を断とすると共にエンジン１１を停止状態として車両１を下限車速ＶＬまで惰性で走行させる惰性走行とを交互に車両１に繰り返し行わせるものである（図２参照）。

図２に本実施形態に係る惰性走行制御時の走行図を示す。なお、図６に示す走行図における車速及びエンジン出力と等値乃至同値であるものには図６と同一符号を付している。

図２に示す惰性走行制御では、ＥＣＵ１７は、車速が上限車速ＶＨ（例えば、６０ｋｍ／ｈ）に到達したときに、クラッチ１２を断とすると共にエンジン１１を停止状態とする。通常走行（エンジン走行）であれば車両１が車速一定（例えば、６０ｋｍ／ｈ一定）で走行するところを、車両１は惰性で走行する（惰性走行）。そうすると、車速が徐々に低下する。

図２に示す惰性走行制御では、ＥＣＵ１７は、惰性走行中に、車速が下限車速ＶＬ（例えば、５８．９ｋｍ／ｈ）〔ＶＬ＜ＶＬａ〕に到達したときに、クラッチ１２を接続すると共にエンジン１１を再始動させる。そして、ＥＣＵ１７は、車両１をエンジン１１により下限車速ＶＬから上限車速ＶＨまで加速させる（加速走行）。

本実施形態では、ＥＣＵ１７は、加速走行中において、蓄電装置１６により電動発電機１４をモータとして駆動するモータアシスト制御と、蓄電装置１６を充電するために電動発電機１４をジェネレータとして駆動すると共にエンジン出力をモータアシスト制御時よりも増加させる発電制御とを切り替えて行うようになっている。ＥＣＵ１７は、例えば、加速走行中に、車速が下限車速ＶＬと上限車速ＶＨとの間の中間車速ＶＭ（例えば、５９．４５ｋｍ／ｈ）に到達したときに、モータアシスト制御と発電制御とを切り替える。つまり、図２に示す惰性走行制御では、下限車速ＶＬと上限車速ＶＨとの中間の車速を中間車速ＶＭとしている〔（６０＋５８．９）÷２＝５９．４５〕。

モータアシスト制御時のエンジン出力ＥＮは、図６に示す惰性走行制御におけるエンジン出力と同じエンジン出力（つまり、１８．５ｋＷ）であり、モータアシスト制御時のモータ出力Ｍは、例えば、４ｋＷであるとする。そのため、加速走行中で且つモータアシスト制御時には、車両１はエンジン出力ＥＮとモータ出力Ｍとを合わせた出力ＥＭ（２２．５ｋＷ）で加速する。

一方、発電制御時のエンジン出力ＥＧは、モータアシスト制御時のエンジン出力ＥＮ（つまり、１８．５ｋＷ）に対し、モータアシスト制御時のモータ出力Ｍ（つまり、４ｋＷ）と、電動発電機１４を発電作動させるのに必要なエンジン出力Ｇ（例えば、４ｋＷ）とを足し合わせたエンジン出力（つまり、２６．５ｋＷ）とする。そのため、加速走行中で且つ発電制御時には、車両１はエンジン出力ＥＧから電動発電機１４を発電作動させるのに必要なエンジン出力Ｇを差し引いたエンジン出力（２２．５ｋＷ）で加速する。

モータアシスト制御時と発電制御時とで車両１の加速に寄与する出力が等しいため、加速走行中にモータアシスト制御と発電制御とを切り替えても、車両１は下限車速ＶＬから上限車速ＶＨまで加速度一定で加速する。また、下限車速ＶＬと上限車速ＶＨとの中間の車速を中間車速ＶＭとしているので、モータアシスト制御を行う時間と発電制御を行う時間とは等しくなる。

図３にＥＣＵ１７による制御フローの一例を示す。本制御は、車両１が定常走行（定速走行）になったところでスタートする。

ステップＳ１１では、ＥＣＵ１７は、クラッチ１２を断とすると共にエンジン１１を停止状態として、惰性走行を開始し、又は加速走行から惰性走行へと切り替える。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ１７は、惰性走行中に、車速センサ２２の検出値（車速）が閾値である下限車速ＶＬに達したか否かが判定される。車速が下限車速ＶＬ以下であればステップＳ１３に進み、車速が下限車速ＶＬ以下でない場合は、再びステップＳ１２の判定に戻される。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ１７は、クラッチ１２を接続すると共に、エンジン１１を再始動させる。つまり、ＥＣＵ１７は、惰性走行から加速走行へと切り替える。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ１７は、蓄電装置１６により電動発電機１４をモータとして駆動するモータアシスト制御を行う。

ステップＳ１５では、ＥＣＵ１７は、加速走行中で且つモータアシスト制御時に、車速センサ２２の検出値（車速）が閾値である中間車速ＶＭに達したか否かが判定される。車速が中間車速ＶＭ以上であればステップＳ１６に進み、車速が中間車速ＶＭ以上でない場合は、再びステップＳ１５の判定に戻される。

ステップＳ１６では、ＥＣＵ１７は、蓄電装置１６を充電するために電動発電機１４をジェネレータとして駆動させると共にエンジン出力をモータアシスト制御時よりも増加させる発電制御を行う。つまり、ＥＣＵ１７は、加速走行中において、モータアシスト制御から発電制御へと切り替える。

ステップＳ１７では、ＥＣＵ１７は、加速走行中で且つ発電制御時に、車速センサ２２の検出値（車速）が閾値である上限車速ＶＨに達したか否かが判定される。車速が上限車速ＶＨ以上であれば本制御をリターンし、車速が上限車速ＶＨ以上でない場合は、再びステップＳ１７の判定に戻される。

その後、ステップＳ１１〜Ｓ１７の制御フローは、車両１が定常走行である間は繰り返し行われる。

次に、本実施形態に係る惰性走行制御装置１０の作用効果を説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ１７は、加速走行中において、蓄電装置１６により電動発電機１４をモータとして駆動するモータアシスト制御と、蓄電装置１６を充電するために電動発電機１４をジェネレータとして駆動すると共にエンジン出力をモータアシスト制御時よりも増加させる発電制御とを切り替えて行うようになっている。

モータアシスト制御のサイクルではモータからのアシストもあり、発電制御のサイクルではエンジン出力が増加されるため、図６に示す惰性走行制御よりも車速が下がっても、モータアシスト制御のサイクルでは、車両１はエンジン出力ＥＮとモータ出力Ｍとを合わせた出力（２２．５ｋＷ）で加速し、一方、発電制御のサイクルでは、車両１はエンジン出力ＥＧから電動発電機１４を発電作動させるのに必要なエンジン出力Ｇを差し引いたエンジン出力（２２．５ｋＷ）で加速し、早期に上限車速ＶＨに復帰できる。結局のところ、図２に示す惰性走行制御は、図６に示す惰性走行制御と比較して、エンジン１１の停止時間（惰性走行を行う時間）を３秒長くすることができると共に、加速走行時のエンジン出力（エンジン負荷）を時間平均で４ｋＷ高くすることができる。

例えば、通常走行ならば、エンジン出力が常時１．３ｋＷであるところ、図２に示す惰性走行制御であれば、エンジン出力は加速走行時のみ平均２２．５ｋＷ〔（１８．５＋２６．５）÷２＝２２．５〕である（２トントラックの場合の概算値）。通常走行（１．３ｋＷ）における燃料消費率は約４００ｇ／ｋＷｈであり、燃料消費は５２０ｇ／ｈである〔１．３×４００＝５２０〕。それに対して、図２に示す惰性走行制御では、エンジン出力が２２．５ｋＷなので燃料消費率は約３００ｇ／ｋＷｈと低くなり、エンジン１１の停止時間が延びることも合わせ、燃料消費は約３７５ｇ／ｈとなる〔２２．５×３００÷１８＝３７５：エンジン１１が運転されるのは１８秒に一回なので燃料消費を１８で割る〕。つまり、図２に示す惰性走行制御（２２．５ｋＷ）における燃料消費は、通常走行（１．３ｋＷ）と比較すると、約２８％も向上する〔（５２０−３７５）÷５２０×１００＝２７．９〕。

また、図２に示す惰性走行制御（２２．５ｋＷ）における燃料消費は、図６に示す惰性走行制御（１８．５ｋＷ）と比較すると、約１３％向上する〔（４３２−３７５）÷４３２×１００＝１３．２〕。

なお、本実施形態のようなモータアシスト制御及び発電制御を行わずとも、図６に示す惰性走行制御（１８．５ｋＷ）においてエンジン１１の停止時間を図２に示す惰性走行制御（２２．５ｋＷ）と同等に増やすと燃料消費は向上するが、それでも燃料消費は図２に示す惰性走行制御よりも５％程度劣る。

また、本実施形態では、蓄電装置１６は蓄電池２６に比べて一般的に内部抵抗が低いキャパシタ２７を含むので、キャパシタ２７により大電力（４ｋＷ程度）を瞬間的に充電・放電することができる。そのため、瞬間的に大電力（４ｋＷ程度）を充電・放電するという観点からは、キャパシタ２７は蓄電装置１６に必須となる。

以上要するに、本実施形態により、加速走行時のエンジン出力（エンジン負荷）を高く設定することが可能となり、惰性走行制御時の車両１の走行燃費をより向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、上述の実施形態では、一回の加速走行中に、モータアシスト制御、発電制御の順に行ったが、これとは逆に、一回の加速走行中に、発電制御、モータアシスト制御の順に行っても良い（図４及び図５参照）。つまり、図４に示す惰性走行制御は、制御フローが図２に示す惰性走行制御に対してステップＳ１４及びステップＳ１６が異なる（図５参照）。図５に示されるように、ステップＳ１４に代えて、ステップＳ２４では、ＥＣＵ１７は、蓄電装置１６を充電するために電動発電機１４をジェネレータとして駆動させると共にエンジン出力をモータアシスト制御時よりも増加させる発電制御を行う。また、ステップＳ１６に代えて、ステップＳ２６では、ＥＣＵ１７は、蓄電装置１６により電動発電機１４をモータとして駆動するモータアシスト制御を行う。つまり、ステップＳ２６では、ＥＣＵ１７は、モータアシスト制御を行うと共に、エンジン出力を発電制御時に対して減少させる制御も行う。

また、車両の運転席等に、惰性走行制御の実行可否を選択的に切り替えるメインスイッチ（惰性走行制御スイッチ）を設けても良い。つまり、当該メインスイッチを運転者が操作することで、惰性走行制御を行うか否かを選択することができる。

さらに、電動発電機１４は、その回転軸１４Ｓが電動発電機用プーリ２３等を介してエンジン１１のクランクシャフト１１Ｓに連結されるものとして説明したが、これには限定はされない。例えば、電動発電機１４は、クラッチ１２と変速機１３との間に介装されるものであっても良い。また、エンジン１１は、ディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジン等にも広く適用することが可能である。

１車両
１０惰性走行制御装置
１１エンジン
１４電動発電機
１６蓄電装置
１７ＥＣＵ（制御手段）
２７キャパシタ

Claims

エンジンにより駆動される車両を下限車速到達後に前記エンジンにより上限車速まで加速させる加速走行と、前記上限車速到達後に前記エンジンを停止状態として前記車両を前記下限車速まで惰性で走行させる惰性走行とを交互に前記車両に繰り返し行わせる車両の惰性走行制御装置であって、
前記エンジンに連結された電動発電機と、
前記電動発電機に接続された蓄電装置と、
前記加速走行中において、前記蓄電装置により前記電動発電機を回転駆動するモータアシスト制御と、前記蓄電装置を充電するために前記電動発電機を発電駆動させると共にエンジン出力を前記モータアシスト制御時よりも増加させる発電制御とを切り替えて行う制御手段とを備えることを特徴とする車両の惰性走行制御装置。
前記制御手段は、前記モータアシスト制御時のエンジン出力に対し、前記モータアシスト制御時のモータ出力と、前記電動発電機を発電作動させるのに必要なエンジン出力とを足し合わせた値を前記発電制御時のエンジン出力とする請求項１に記載の車両の惰性走行制御装置。
前記制御手段は、前記加速走行中において、前記下限車速と前記上限車速との間の中間車速に到達したときに、前記モータアシスト制御と前記発電制御とを切り替える請求項１又は２に記載の車両の惰性走行制御装置。
前記蓄電装置は、キャパシタを含む請求項１から３のいずれかに記載の車両の惰性走行制御装置。
前記キャパシタは、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタである請求項４に記載の車両の惰性走行制御装置。